STRUCTURE AND ENVIRONMENT STRUCTURE AND ...

More documents

Recommendations

Info

LOAD-BEARING CAPACITY OF WOODEN BEAMS REINFORCED WITH COMPOSITE SHEETS Table 4. Test results of selected beams reinforced with composite sheets Composite sheet Glass fibers S&P G-Sheet AR 50/50 (one – layer reinforcement) Aramid fibers S&P A-Sheet 120/290 (one – layer reinforcement) Carbon fibers S&P C-Sheet 240/400 (one – layer reinforcement) Carbon fibers S&P C-Sheet 240/400 (two – layer reinforcement) Load-bearing capacity of beams without reinforcement F 0,max [kN] Load-bearing capacity of beams with reinforcement F r,max [kN] Reinforcement ratio F r,max / F 0,max 15.2 18.2 1.20 10.5 15.5 1.48 11.2 15.4 1.37 13.2 19.9 1.51 4. Load-bearing capacity of selected beams reinforced with composite sheets Basing on the results of the tests one should notice a significant increase in load-bearing capacity of beams reinforced with all types of composite sheets – from glass, aramid and carbon fibers. Load-bearing capacity of selected beams defined as the maximum force in bending F r,max increased by 20% in the case of the application of sheets from glass fibers S&P G-Sheet AR 50/50, 48% in the case of aramid fibers S&P A-Sheet 120/290 and 37% for sheets from carbon fibers S&P C-Sheet 240/400. The highest increase in loading of 51% was observed if the two – layer reinforcement from carbon fibers S&P C-Sheet 240/400 was applied. The test results and increase in load-bearing capacity of beams reinforced with composite sheets have been presented in Table 4. The increase in load-bearing capacity of beams reinforced with composite sheets has been graphically presented in Figure 13. Fig. 13. The increase in load-bearing capacity of selected beams reinforced with composite sheets 5. Summary The analysis of the preliminary test results indicates that the application of the reinforcement in the form of composite sheets leads to the significant increase in load-bearing capacity of wooden beams. This effect observed in the beams reinforced with one – layer reinforcement was 20% in the case of the sheets from glass fibers S&P G-Sheet AR 50/50, 48% in the case of the sheets from aramid fibers S&P A-Sheet 120/290 and 37% in the case of the application of sheets from carbon fibers S&P C-Sheet 240/400. Two – layer reinforcement from carbon fibers S&P C-Sheet 240/400 led to an increase in load-bearing capacity by 51%. It can be concluded that composite sheets can be succeessfully used for reinforcement of beams and other wooden elements subjected to bending. The transition of the preliminary results obtained in this study to real elements, namely wooden beams of cross – sectional dimentions between ten and twenty centemeters suggests that the best solution would be the two – layer composite reinforcement. From the technological point of view the best solution is the use of sheets from carbon fibers since their appliaction and glueing is much more comfortable than sheets from glass and aramid fibers. It should be concluded that composite sheets are a very good reinforcing material, which significantly increases load-bearing capacity of the wooden beams almost without increasing their cross – sectional dimentions. The application of reinforcement in the form of composite sheets helps to rise the class of the timber wood with regard to its bending strength by maximally several orders, which is a considerable effect from the practical point of view. 19
Paweł Kossakowski References [1] Gentile C., Svecova D., Rizkalla S., Timber beams strengthened with GFRP bars: development and applications, Journal of Composites for Construction 6(2002), pp. 11–20. [2] Jasieńko J., Połączenia klejowe i inżynierskie w naprawie, konserwacji i wzmacnianiu zabytkowych konstrukcji drewnianych, DWE, Wrocław 2003. [3] PN-EN 408:2010, Timber structures – Structural timber and glued laminated timber – Determination of some physical and mechanical properties. Paweł Kossakowski [4] S&P A-Sheet 120 Technical Data Sheet, S&P Clever Reinforcement Company AG, Seewen. [5] S&P C-Sheet 240 Technical Data Sheet, S&P Clever Reinforcement Company AG, Seewen. [6] S&P G-Sheet AR 50/50 Technical Data Sheet, S&P Clever Reinforcement Company AG, Seewen. , Nośność belek drewnianych wzmocnionych matami kompozytowymi 1. Wprowadzenie Na przestrzeni ostatnich lat kompozyty stały się podstawowymi materiałami używanymi w budownictwie do wzmacniania elementów konstrukcyjnych. Najszerzej kompozyty są stosowane do wzmacniania różnego rodzaju konstrukcji betonowych i żelbetowych, w mniejszym stopniu murowych i stalowych. Kompozyty znajdują również zastosowanie do wzmacniania elementów konstrukcyjnych wykonanych z innych materiałów, w tym drewna i materiałów drewnopochodnych. Kompozyty stosowne do wzmacniania drewna to przede wszystkim lamele, które stosowane są w oparciu o systemy opracowane dla innych materiałów konstrukcyjnych. W mniejszym stopniu elementy drewniane wzmacniane są przy pomocy mat kompozytowych. Należy zaznaczyć, że z uwagi na nieliczne opracowane systemy wzmacniania konstrukcji drewnianych kompozytami pozwalające na precyzyjne szacowanie stopnia wzmocnienia, tematyka ta jest wciąż przedmiotem prowadzonych badań w kraju, a także za granicą np. [1, 2]. W niniejszym artykule podjęto i przedstawiono problematykę dotyczącą wzmacniania belek drewnianych przy użyciu mat kompozytowych. Przedstawiono wstępne wyniki badań wytrzymałościowych belek z drewna sosnowego, ukierunkowane na ocenę stopnia wzmocnienia przy zastosowaniu mat kompozytowych z włókien szklanych, aramidowych i węglowych. 2. Badania wytrzymałościowe belek wzmocnionych matami kompozytowymi Przeprowadzone badania obejmowały testy wytrzymałościowe w zakresie zginania statycznego belek drewnianych bez wzmocnień oraz wzmocnionych matami kompozytowymi firmy S&P Clever Reinforcement Company AG. Zastosowano 3 rodzaje mat kompozytowych z włókien: – szklanych S&P G-Sheet AR 50/50 o module sprężystości włókien E = 65 GPa, – aramidowych S&P A-Sheet 120/290 o module sprężystości włókien E = 120 GPa, – węglowych S&P C-Sheet 240/400 o module sprężystości włókien E = 240 GPa. Parametry techniczne zastosowanych mat kompozytowych zestawiono w tabelach 1-3. Na rysunku 1 pokazano badane belki wzmocnione jednowarstwowo matami z włókien szklanych S&P G-Sheet AR 50/50, aramidowych A-Sheet 120/290 i węglowych S&P C-Sheet 240/400. W badaniach założono, że analizowane będą belki drewniane wzmocnione matami kompozytowymi jednowarstwowo, jednakże z uwagi na najlepsze własności aplikacyjne mat z włókien węglowych oraz ich wysokie parametry sprężysto-wytrzymałościowe, przeanalizowano również wzmocnienie belek drewnianych dwiema warstwami tych mat. Badaniom wytrzymałościowym poddano belki z drewna sosnowego o wymiarach nominalnych 20
Page 1 and 2: STRUCTURE AND ENVIRONMENT ARCHITECT
Page 3: EDITORIAL BOARD Main Editor Jerzy Z
Page 7 and 8: Tomasz Arciszewski, Jeffrey Russell
Page 15 and 16: PAWEŁ KOSSAKOWSKI Kielce Universit
Page 17 and 18: Paweł Kossakowski The tests have b
Page 19: Paweł Kossakowski Fig. 9. The grap
Page 23: Paweł Kossakowski 3.4. Belki wzmoc
Page 27 and 28: Izabela Antczak, Anita Banaś, Izab
Page 33 and 34: Jolanta Latosińska, Alicja Turdako
Page 39 and 40: PAWEŁ KOSSAKOWSKI Kielce Universit
Page 41 and 42: Paweł Kossakowski emission of soun
Page 43 and 44: Paweł Kossakowski Paweł Kossakows
Page 45 and 46: Paweł Kossakowski - w przypadku gd
Page 48 and 49: Maria Nowak (Font size 10 pt Times

STRUCTURE AND ENVIRONMENT STRUCTURE AND ...

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?